關于12kV高壓開關柜絕緣故障分析

鄭小梅

（泉州億興電力工程建設有限公司泉州經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)分公司，福建 泉州 36200）

0 引言

近年來，在經(jīng)濟發(fā)展的需求下，12kV開關柜在使用數(shù)量上呈現(xiàn)出明顯的上漲趨勢，其在電網(wǎng)中的地位也更加突顯，得到了廣泛關注。雖然開關柜得到了大范圍的應用，但是缺陷和故障也隨之顯現(xiàn)出來，其中絕緣故障屬于最具代表性的故障類型。因此，對絕緣故障進行有效分析并掌握故障處理的關鍵技術尤為重要，具有重要意義。

1 絕緣故障分析

在電網(wǎng)運行中，絕緣故障屬于較為常見的故障類型，發(fā)生的概率較大，通常情況下引發(fā)絕緣故障的原因有很多，主要包括以下幾個方面。首先是開斷故障與關合故障。開斷與關合屬于高壓開關柜的典型問題之一，出現(xiàn)此類問題的原因主要是因為路由器短路造成的，在路由器短路時，開斷與關合水平較低，特別是在真空斷路器應用的時候，經(jīng)常會伴隨波紋管漏氣的情況。其次是絕緣故障。絕緣故障會集中出現(xiàn)在絕緣件選擇的時候，如果不能科學分析設備所需的絕緣要求，就會引發(fā)絕緣故障[1]。在系統(tǒng)運行階段，需要做好與電壓限制相關的防護措施，倘若防護措施不理想或者是不到位就會誘發(fā)安全事故，造成經(jīng)濟損失。另外，還要注重絕緣強度的提升，如果這些條件都無法達到，那么過電壓下的可靠性以及安全性便無法保障。除此之外，如果缺乏有效的維護與管理手段，也會有很大可能導致閃絡擊穿的情況，危險系數(shù)比較高。再次，在電網(wǎng)系統(tǒng)中防雷設備是必不可少的，如果防雷設備缺乏合理性，并不能起到實質(zhì)性的作用，同樣也會面臨雷擊的風險。最后是載流故障。載流故障在開關柜故障中也是比較常見的，主要是因為隔離插頭存在接觸不良的問題，一旦插頭接觸不良就會很容易出現(xiàn)觸頭燒熔的情況，這種情況的危險系數(shù)比較大，很容易損壞設備，如果不采取有效措施進行維護，將會難以提升運行質(zhì)量，應該引起重視。

2 絕緣故障類型

絕緣故障主要體現(xiàn)形式有多種，可以細分為母排相間、穿盤套管以及 相對地等，接下來將會詳細介紹。

2.1 母排相間故障和相對地短路

母排相間故障和相對地短路是絕緣故障的主要類型，出現(xiàn)此類問題的原因是在進行高壓柜設計時，關于絕緣距離沒有科學合理設計，其距離并不能滿足實際要求，這樣就無法發(fā)揮出絕緣距離的真實作用，導致出現(xiàn)故障問題。除此之外，高壓柜安裝時假如工藝有缺陷，施工質(zhì)量無法保障，絕緣材料質(zhì)量較差等，這些因素也是誘發(fā)母排相間故障和相對地短路的主要原因。

2.2 穿盤套管放電

針對穿盤套管放電的問題，可能是由多種因素導致的，因此在實際施工中需要加強管理，對相關技術人員嚴格要求，并且還要保證環(huán)氧樹脂材料的真實質(zhì)量。另外，如果設備長期存放在潮濕環(huán)境中，那么放電現(xiàn)象出現(xiàn)的概率就會明顯加大，主要是因為在潮濕條件下，無法保證空氣分布的均勻性，母排表面會發(fā)生嚴重損壞，從而引發(fā)絕緣故障。圖1為套管電磁波傳播及放電特征

圖1 套管電磁波傳播及放電特征

套管放電情況，與電容、電感等因素有關，具體公式如下：

上述公式中，C代表電感，L為電容，R為電阻，G為電導。工作人員可借助上述參數(shù)，計算放電情況，并對其進行處理。

2.3 動靜觸頭放電與觸頭盒放電

在日常的故障檢修工作中，動靜觸頭放電與觸頭盒放電是比較常見的故障類型。前文已經(jīng)提到過，高壓開關柜在正常的運行中會直接受到大電流的沖擊，并且承擔高電壓，是確保安全運行的關鍵設備[2]。如果出現(xiàn)觸頭或者是觸頭盒放電問題會直接影響電網(wǎng)供電的平穩(wěn)和高效，降低設備運行效率，引發(fā)其他故障。如果是因為運行人員存在不當操作行為，開關推進不徹底，就會導致動靜觸頭接觸不良，插入深度不足而影響通流能力，最終釀成接觸面發(fā)熱，影響設備運行。

圖2 隔離動觸頭

2.4 電纜室放電

電纜室出現(xiàn)放電問題，也是常見的故障類型之一，主要表現(xiàn)為在電纜室中形成的進線電纜對地放電問題。產(chǎn)生放電現(xiàn)象的原因是高壓開關柜安裝距離與實際使用要求不符，并且開關柜之間沒有安裝絕緣隔板，缺乏有效的復合絕緣處理措施。

3 故障處理措施

通過分析不同原因?qū)е碌慕^緣故障，采取具有針對性的故障處理措施。具體措施如下：

3.1 檢測絕緣件的真實絕緣能力

在開關柜運行階段，想要有效處理絕緣故障的相關問題，可以借助較為先進的檢測手段對故障部位進行檢測，及時發(fā)現(xiàn)故障問題并且第一時間解決，采取有效的檢測技術和解決辦法，將安全隱患盡早排除。對12kV開關柜進行檢測時，相關技術人員要掌握絕緣凈空氣間隙，并在此基礎上完成沖擊耐受電壓的相關試驗，進一步提升檢測質(zhì)量，為后續(xù)工作的實施提供保障，及時發(fā)現(xiàn)絕緣問題，避免安全事故發(fā)生。另外，還要掌握相關的高壓開關整定計算公式，通過科學合理的計算確保設備的穩(wěn)定性。例如：當高壓開關柜的額定電流達到300A 時，所帶負荷為2361kW；Ie=227A；CT=300/5。此時的過負荷保護值為：IZ1=K1Ie（K1取值1.3）=1.3*227=295（A）；而速斷整定值為：Id=K2IZ1（K取值3）=3*295=885A；CT=300/5=60；885/60=14.75（A），為了防止越級跳閘的情況出現(xiàn)，故取值為12A。

3.2 絕緣監(jiān)督管理

在進行絕緣故障處理時，絕緣監(jiān)督管理是一項十分關鍵的工作，需要增大監(jiān)督管理的力度。首先，在管理過程中，相關人員要精準把握開關柜所處的絕緣狀態(tài)，可以從內(nèi)部絕緣和表面絕緣兩方面入手，通過合理措施提升絕緣強度。與此同時，還可以對絕緣強度相對較低的設備進行改造和更換處理，注重檢測零值絕緣子的狀況和及時更換。其次，抓住停電清掃的有利機會對設備絕緣表面完成維護和處理，在完成清掃后還需要噴灑一層絕緣性能比較強的涂料，以此來達到絕緣的目的，預防污閃現(xiàn)象的發(fā)生[3]。最后，加強對裸露導電體的處理，裸露出來的導電體是比較危險的，為了確保安全性需要進行處理，主要的方法是在重要部位包裹上絕緣材料，又或者是通過增設絕緣護套的方法，提升構件的絕緣能力。

3.3 合理應用絕緣材料

絕緣材料選擇時主要方法如下：首先，在絕緣材料的選擇上應該以阻燃導熱橡膠為主，因為此類材料在阻燃性能方面表現(xiàn)較為突出，具有超強的絕緣性能，并且導熱性能良好，同時服役時間也比較長，性價比很高，應用此類材料可以延長設備的運行壽命，提升開關柜的可靠性，確保實際的運行效果。其次，還可以廣泛使用高自潔和防污閃的絕緣涂料。在絕緣涂料的選擇方面要遵循一定的技術指標，通過噴灑涂料的方法可以增強化學穩(wěn)定性，延長開關柜的服役時間，保障經(jīng)濟效益。但是值得注意的是，此類涂料比較容易招惹塵土，需要和氟材涂料搭配使用，處理完畢后使用效果更佳[4]。

3.4 現(xiàn)場管理措施

除了上述措施外，有效的現(xiàn)場管理也是至關重要的，在實際的管理工作中，需要結合施工情況，利用先進技術增強構件的絕緣強度，使其可以滿足實際的使用需求，提高設備的穩(wěn)定性，并對穿柜套管位置科學調(diào)整，保證運行質(zhì)量可以達到相關規(guī)定要求。另外，還要推行責任問責制，對故障檢修人員定期進行培養(yǎng)，強化專業(yè)知識和專業(yè)技能儲備，通過宣講絕緣故障的相關理論，讓相關人員有所認識和了解，形成一套合理有效的機制，為故障定位和排除提供便利條件[5]。

4 結語

綜上所述，針對開關柜的故障分析需要考慮多方面的因素，其中絕緣故障發(fā)生的概率最高，為了從根本上提升開關柜的使用性能，必須從絕緣故障入手，掌握不同的絕緣故障類型以及形成原因，并在此基礎上提出優(yōu)化建議，利用先進的技術增加構件的絕緣能力，提升整體的穩(wěn)定性，確保可以達到絕緣設備運行的實際要求。